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光伏发电技术 微电网 ★ 5.0

一种嵌入可变线性系数电池成本函数的控制方法用于并网型光伏系统的收益最大化

A Variable Linear Coefficient Battery Cost Function Embedded Control for Revenue Maximization of Grid Tied Solar Photovoltaic System

作者 Subhadip Chakraborty · Gaurav Modi · Bhim Singh · Bijaya Ketan Panigrahi
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年10月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 微电网
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 偏差结算机制 太阳能光伏系统 电池储能 电网电流质量 可变线性成本系数函数
语言:

中文摘要

偏差结算机制(DSM)方案对微电网运营商实施严格规定,要求其遵守电网运营商设定的发电承诺规范。这些规范对于维持电网稳定性和降低热电厂的启动成本至关重要。本研究为配备电池储能(BES)的并网太阳能光伏系统(SPVS)制定了一种控制策略。该控制策略通过部署电池储能,利用可变的电网电价创造额外收入,确保微电网用户能够用上价格合理的电力,并降低能源成本。它符合偏差结算机制政策和电气与电子工程师协会(IEEE)标准,可在存在非线性负载的情况下提高电能质量。本研究提出了一种策略,利用基于梳状滤波器广义积分器的锁频环(CFGI - FLL),在电网电压或负载电流出现畸变的情况下改善电网电流质量。该控制策略可补偿无功和谐波负载分量,确保在需求瞬变期间电网电流与电网频率保持一致,并解决电压相角突变和频率波动问题。这基于电价逻辑增强了控制驱动和快速功率流协调能力。该控制策略在电池储能控制中集成了可变线性成本系数函数(VLCCF),能够实现基于电价的功率协调,既让用户受益,又能满足偏差结算机制的承诺。本研究的主要贡献在于确保符合偏差结算机制要求、遵循发电承诺、遵守电池荷电状态和充电速率规定,并能根据系统状态进行自适应模式选择,从而为电网和微电网运营商实现收益和效益最大化。这些进展,再加上严格的实验验证,构成了本研究的主要成果。

English Abstract

The deviation settlement mechanism (DSM) scheme enforces strict regulations on microgrid operators to comply with generation commitment norms set by grid operators. These norms are essential for maintaining grid stability and minimizing startup costs for thermal power plants. This study develops a control strategy for a grid-connected solar photovoltaic system (SPVS) with battery energy storage (BES). Control ensures affordable power for microgrid consumers and reduces energy costs by generating additional revenue utilizing variable grid tariffs by deploying BES. It offers compliance with DSM policies and IEEE Std. to enhance power quality in presence of nonlinear loads. This research presents a strategy to improve grid current quality amidst distortions in grid voltages or load currents, utilizing a comb filter generalized integrator-based frequency-locked loop (CFGI-FLL). Control compensates for reactive and harmonic load components, ensuring grid currents align with grid frequency during demand transients, and addresses voltage phase angle jumps and frequency fluctuations. This enhances control actuation and rapid power flow coordination based on tariff-based logic. Control integrates a variable linear cost coefficient function (VLCCF) in BES control, enabling tariff-based power coordination that benefits consumers while meeting DSM commitments. Key contributions of this research ensure DSM compliance, generation commitment adherence, battery charge state and charge rate abidance, and adaptive mode selection based on system states, maximizing revenue and benefits for both grid and microgrid operators. These advancements, coupled with rigorous experimental validation, represent main propositions of this research.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项研究提出的可变线性成本系数函数(VLCCF)嵌入式储能控制策略,与公司在光储一体化解决方案领域的核心技术方向高度契合,具有显著的商业价值和技术借鉴意义。

该研究聚焦于偏差结算机制(DSM)下的光储系统优化控制,这与当前全球电力市场改革趋势一致。阳光电源在多个国家和地区部署的光储项目均面临类似的发电承诺考核压力,论文提出的基于分时电价的储能协调控制策略,能够有效提升系统收益,这对优化公司PowerStack、PowerTitan等储能产品的能量管理系统(EMS)具有直接参考价值。特别是VLCCF算法通过动态调整储能充放电策略,在满足电网调度要求的同时实现收益最大化,这种多目标协同优化思路可融入阳光电源iSolarCloud智慧能源管理平台。

技术层面,研究采用的梳状滤波广义积分器锁频环(CFGI-FLL)技术,对提升逆变器在电网畸变工况下的并网性能具有实用价值,可增强SG320HX等高功率逆变器产品的电能质量控制能力。论文强调的谐波补偿和无功支撑功能,与阳光电源推广的"新能源+储能"主动支撑型电网解决方案理念完全吻合。

然而,该技术的工程化应用仍面临挑战:实时电价预测精度、电池全生命周期成本建模的准确性、以及不同市场环境下DSM规则的适配性都需要深入验证。建议公司技术团队重点关注算法的实时性优化和多场景泛化能力,结合实际项目数据进行本土化改进,将其转化为可商用的差异化竞争优势。